JP2004117597A

JP2004117597A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2004117597A
Application number: JP2002278173A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Saito; 齋藤　聖史; Tatsuya Kobayashi; 小林　達也; Masaru Shimura; 紫村　大; Takamitsu Aida; 相田　孝光; Koichi Suzuki; 鈴木　浩一
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-09-24
Filing date: 2002-09-24
Publication date: 2004-04-15
Also published as: CN1310100C; CN1495571A; US20040126149A1; US6912369B2

Abstract

【課題】中間転写ベルトのような中間転写体の初期状態や、長期放置状態においても、通常プリント時と同様の表面状態を保つことで、２次転写効率の低下を防ぎ、画像不良の発生しない画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成動作時以外の動作時に、トナー像を中間転写体５上に形成した後第２の転写位置で記録材Ｐに転写することなくクリーニング手段により中間転写体５をクリーニングする。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式或いは静電記録方式を用いて像担持体上に形成したトナー像を記録材に転写する、複写機、プリンタなどの画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、電子写真方式の画像形成装置において、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（感光ドラム）に形成したトナー像を一旦中間転写体上に転写（１次転写）して、その後中間転写体上のトナー像を記録用紙などの記録材上に２次転写する中間転写方式がある。
【０００３】
特に、中間転写方式によれば、例えば、感光ドラムに対して複数の現像装置を用いて複数色のトナー像を順次形成し、このトナー像を中間転写体に一次転写する工程を複数回繰り返し、中間転写体上に複数色のトナー像を重ねた後、この複数色のトナー像を記録材に一括して２次転写して、フルカラー画像を形成することができる。
【０００４】
中間転写体としては、複数のローラに掛け渡されて無端移動するベルト状の中間転写体、即ち、中間転写ベルトがある。
【０００５】
図４は、従来の画像形成装置にて用いられる、中間転写ベルト５を使用した中間転写ユニットの一例の概略構成を示す。
【０００６】
中間転写ベルト５としては、近年、低コスト化へのメリットの非常に高い、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ナイロン、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリカーボネートなどの樹脂フィルム（必要に応じて電気抵抗調整がなされている）を無端状に形成し、１００μｍ程度に薄膜化したものが主流となってきている。中間転写ベルト５は、背面ローラ１６、駆動ローラ１７、テンションローラ１８などに掛け渡される。
【０００７】
感光ドラム１は、例えば、帯電手段２による一次帯電、露光装置３による露光により潜像が形成され、この潜像は、現像装置４により可視像、即ち、トナー像とされる。一方、中間転写ベルト５を挟んで感光ドラム１と対向する位置には、感光ドラム１に形成したトナー像を中間転写ベルト５に転写するための１次転写手段として、例えば１次転写ローラ８が配置される。１次転写ローラ８には、転写工程時に１次転写バイアスが印加される。
【０００８】
中間転写ベルト５を挟んで背面ローラ１６と対向する位置には、中間転写ベルト５から記録材Ｐにトナー像を転写するための２次転写手段として、例えば２次転写ローラ９が配置される。２次転写ローラ９には、２次転写工程時に２次転写バイアスが印加される。
【０００９】
更に、２次転写ローラ下流側、かつ、中間転写ベルト５を挟んで背面ローラ１６と対向する位置には、中間転写ベルト５上の転写残トナーをクリーニングするための手段として、２次転写残トナー帯電ローラ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｂｅｌｔ　Ｃｌｅａｎｉｎｇ　Ｒｏｌｌｅｒ：以下「ＩＣＬローラ」という。）１５が配置される。
【００１０】
ここで、記録材Ｐに転写されずに中間転写ベルト５上に残留した、２次転写残トナーは、特許文献１に記載されているように、２次転写残トナー帯電ローラ電源（以下「ＩＣＬ電源」という。）１９より交番電圧に正極性の直流電圧を重畳したバイアスを印加することで正極性に帯電される。ＩＣＬローラ１５は、中間転写ベルト５に対して当接離間の機構（不図示）を有し、帯電時のみ当接する。
【００１１】
上記正極性に帯電された中間転写ベルト５上の２次転写残トナーは、１次転写ローラ８が配置された１次転写部にて感光ドラム１へと静電的に転写され、中間転写ベルト５上に残った２次転写残トナーは除去される。
【００１２】
なお、従来より、連続プリント時のプリント枚数向上のため、中間転写ベルト５上に残ったトナーを感光ドラム１へ転写する際、同時に、次画像の１色目の画像を感光ドラム１から中間転写ベルト５へ転写する、所謂、転写同時クリーニングを行なっている。
【００１３】
【特許文献１】
特開平１１−１６１０４３号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の画像形成装置では、以下のような問題があった。
【００１５】
従来の中間転写ベルト５は、新品状態であったり、長期放置されていた状態においては、通常時プリントしている場合と異なる表面状態を有することがある。新品状態の場合は、中間転写ベルト５上にトナーの外添剤等の付着がなく、通常プリント時とは異なる。また、長期放置されていた場合は、表面に酸化皮膜が形成されたりする。
【００１６】
中間転写ベルト５が上述の状態においては、２次転写効率の低下が発生し、濃度薄、２次色ベタ画像のムラ等の画像不良が発生する。
【００１７】
また、上記説明した従来例のような、中間転写ベルトのクリーニング方法を用いた場合は、ネガゴーストやポジゴースト等の画像不良を引き起こす。
【００１８】
従って、本発明の目的は、中間転写ベルトのような中間転写体の初期状態や、長期放置状態においても、通常プリント時と同様の表面状態を保つことで、２次転写効率の低下を防ぎ、画像不良の発生しない画像形成装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上のトナー像が第１の転写位置で静電的に転写される中間転写体と、前記中間転写体上のトナー像が第２の転写位置で記録材に静電的に転写された後の前記中間転写体上に残留したトナーをクリーニングするクリーニング手段と、を有する画像形成装置において、
画像形成動作時以外の動作時に、トナー像を前記中間転写体上に形成した後第２の転写位置で記録材に転写することなく前記クリーニング手段により前記中間転写体をクリーニングすることを特徴とする画像形成装置である。
【００２０】
本発明の一実施態様によると、前記トナー像は、前記中間転写体の印字可能領域以上の領域において形成される。
【００２１】
本発明の他の実施態様によると、前記中間転写体上に形成するトナー像は、画像印字率で３０％以上８０％以下である。
【００２２】
本発明の他の実施態様によると、前記中間転写体上にトナー像を形成させる動作は、画像形成装置本体の電源が投入された直後に行なう。
【００２３】
本発明の他の実施態様によると、前記中間転写体上にトナー像を形成させる動作は、前記中間転写体の初期を検知したときに行なう。
【００２４】
本発明の他の実施態様によると、前記中間転写体上にトナー像を形成させる動作は、画像形成動作が所定回数行われる毎に行なう。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２６】
実施例１
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示す。本実施例において、画像形成装置１００は、電子写真方式を用いたカラー画像形成装置であり、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色成分に分解された画像情報に従って形成した各色のトナー像を中間転写体上に１次転写して一旦重ねた後、記録材に２次転写する中間転写方式を採用している。
【００２７】
先ず、本実施例の画像形成装置１００の全体構成及び動作を説明する。
【００２８】
画像形成装置１００は、像担持体であるドラム型の電子写真感光体、即ち、感光ドラム１を有している。感光ドラム１は、駆動手段（図示せず）によって図示矢印Ａ方向に駆動され、帯電手段である一次帯電器２により一様に帯電される。
【００２９】
次いで、露光装置３より、イエロー色の画像情報に従ったレーザ光Ｌが感光ドラム１に照射され、感光ドラム１上に潜像が形成される。
【００３０】
感光ドラム１に対向して、本実施例では回転現像装置４が配置される。回転現像装置４は、イエロー色現像装置４ａ、マゼンタ色現像装置４ｂ、シアン色現像装置４ｃ、ブラック色現像装置４ｄを搭載した回転支持体１１を有している。
【００３１】
潜像が形成された感光ドラム１が矢印Ａ方向に更に進むと、イエロー色現像装置４ａが感光ドラム１に対向するよう回転支持体１１が回転する。こうして選択されたイエロー色現像装置４ａによって、イエロー色の画像情報に従って感光ドラム１に形成された潜像がトナー像として可視化される。
【００３２】
本実施例では、感光ドラム１の回転方向Ａの現像位置より下流側において、中間転写体として、複数のローラに掛け渡されて無端移動する中間転写ベルト５が配置されている。
【００３３】
つまり、本実施例において、中間転写ベルト５は、図４を参照して説明した上述の従来例と同様に、背面ローラ１６、駆動ローラ１７、テンションローラ１８に掛け渡された無端ベルト状のフィルムであり、感光ドラム１と略同周速で図示矢印Ｂ方向に移動（回転）する。
【００３４】
中間転写ベルト５を挟んで感光ドラム１と対向する位置に、１次転写手段として１次転写ローラ８が配置され、１次転写ニップ部を形成している。そして、感光ドラム１、中間転写ベルト５の回転に伴い、１次転写ローラ８に１次転写バイアスを印加することによって、感光ドラム１上に形成担持されたトナー像を中間転写ベルト５の外周面に１次転写する。
【００３５】
以上の工程をマゼンタ色、シアン色、黒色についても同様に行うことによって、中間転写ベルト５上に複数色のトナー像、例えばフルカラー画像の場合イエロー色、マゼンタ色、シアン色、黒色の４色のトナー像が重ねて形成される。
【００３６】
次に、記録材Ｐが所定のタイミングにて給紙カセット１２から給紙ローラ１３ａ、１３ｂにより搬送され、ガイド７ａ、７ｂにより、中間転写ベルト５を挟んで２次転写手段としての２次転写ローラ９と背面ローラ１６とが対向する２次転写ニップ部に供給される。同時に、２次転写ローラ９に２次転写バイアスが印加され、中間転写ベルト５から記録材Ｐへトナー像が転写される。
【００３７】
更に、トナー像が転写された転写材Ｐは、搬送手段１３ｃを介して、定着装置６まで搬送され、記録材Ｐ上のトナー像は記録材Ｐに溶融固着される。その後、記録材Ｐは、搬送ローラ１３ｄなどにより装置外に排出される。こうして、カラー画像が得られる。
【００３８】
又、記録材Ｐに転写されずに中間転写ベルト５に残留した２次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング手段にて除去される。
【００３９】
本実施例では、２次転写残トナーは、ＩＣＬ電源１９から、周波数２ｋＶ、振幅２ｋＶの正弦波に１ｋＶの直流電圧を重畳したバイアスが印加されたＩＣＬローラ１５により電荷が付与され、正極性に帯電されたのち、１次転写時に感光ドラム１に逆転写されることにより、中間転写ベルト５上から除去される。
【００４０】
感光ドラム１のクリーニング手段であるクリーニングブレード２０は、上述の２次転写残トナー及び１次転写残トナーを回収クリーニングする役割をもつ。
【００４１】
上述の中間転写ベルト５において、初期状態や、長期放置後で、中間転写ベルト５に起因する２次転写不良が発生した。
【００４２】
本発明者らの検討によると、初期状態の中間転写ベルト５においては、中間転写ベルト５の表面は、トナーの離型性が悪い。しかしながら、画像形成を行うことで、トナーに含まれている外添剤が中間転写ベルト表面に付着することで、離型性が向上する。
【００４３】
また、長期放置後の中間転写ベルト５は、表面に酸化皮膜が形成されトナーの離型性を悪くしている。しかし、画像形成を行うことで、中間転写ベルト５上の酸化皮膜は、感光ドラム１と中間転写ベルト５の摺擦により除去されたり、さらにトナーの外添剤が付着することにより、トナーの離型性が向上する。
【００４４】
本実施例においては、長期放置後に中間転写ベルト５上に形成された酸化皮膜による影響を、電源投入時に以下の動作を行うことで、長期放置後における中間転写ベルト５に起因する２次転写不良の問題を解決した。
【００４５】
電源投入時の、所謂、前多回転動作時に、中間転写ベルト５上に中間転写ベルト５の印字可能領域以上の領域において（ここでは中間転写ベルト１周分）トナー像を形成させ（ここでは、第１色目であるイエロー）、その後２次転写工程を行わずに中間転写ベルト５上に形成されたイエロートナー像を所定のバイアスの印加されたＩＣＬローラ１５により逆帯電させ、１次転写ローラ８が設けられた１次転写部より感光ドラム１上に戻す、中間転写ベルト５のクリーニング工程とほぼ同じ動作を行った。
【００４６】
上記工程において、形成させるトナーの割合を変え効果の確認を行った。その際、ベタ画像を１００％とし、順次所定の割合のハーフトーン画像を形成させた。
【００４７】
【表１】

【００４８】
上記結果から、３０％以上の画像を中間転写ベルト５上に形成させ、所定のクリーニング工程を行うと、中間転写ベルト５の表面状態を、表面に付着していた酸化皮膜を取り除くことができ、通常時と同等の状態に戻すことができる。
【００４９】
また、本実験結果において、画像比率が大きくなると、感光ドラム１においてクリーニング不良が発生することが確認された。画像比率で９０％以上になると、感光ドラム１に回収されるトナーの量が多くなり、クリーニングブレード２０が通常使用時以上のトナー回収量のため、すり抜けが発生する。本現象に関しては、クリーニングブレード２０の侵入量を大きくすることや、設定角を大きくすることで対策は可能であるが、それによるクリーニングブレード捲れ等の弊害を引き起こす可能性がある。
【００５０】
また、トナーの消費量を極力抑えるためには、画像比率としては、極力少ないことが好ましい。このため、本実施例の構成においては、最大限効果が確認でき、かつ、その他弊害のない画像比率は、
３０％≦画像比率≦８０％
であることが言える。
【００５１】
また、本実施例のように、画像形成動作以外の動作時に、記録材Ｐに２次転写することなく中間転写ベルト５に形成されたトナー像をクリーニングすることで、不要な記録材Ｐを使用することがなくなる。
【００５２】
尚、本実施例においては、第１色目であるイエロートナーを用いて効果を確認したが、その他のマゼンタ、シアン、ブラックトナーの何れを用いても同様の効果が得られた。
【００５３】
更には、本実施例においては、中間転写ベルト５の１周分のクリーニングにより効果を確認したが、クリーニング回数を増やすことで、更なる効果が得られる。
【００５４】
以上説明した通り、画像形成装置の電源投入時、即ち、中間転写ベルト５が放置された直後に、上述のような中間転写ベルト５のクリーニング工程を行うことで、２次転写効率低下による画像不良を防ぐことが可能となる。
【００５５】
実施例２
本実施例においては、特に、新品状態の中間転写ベルト５を用いたときに発生する２次転写不良の問題を、中間転写ベルト５の新品状態を検知して中間転写ベルト５のクリーニング工程を実施例１と同様に行うことで解決した。
【００５６】
先ず、図２を参照して、中間転写ベルト５を含んだ中間転写ユニット２００の構成と、中間転写ベルト５の初期状態の検知方法について説明する。
【００５７】
中間転写ベルト５は、背面ローラ１６、駆動ローラ１７、テンションローラ１８に架張され、１次転写ローラ８を内包し、中間転写ベルト５を介して、背面ローラ１６の対向位置には、ＩＣＬローラ１５が備え付けられている。
【００５８】
また、中間転写ユニット２００は、中間転写ベルト５の寿命により交換可能な一体型のカートリッジである。また、この中間転写ユニット２００には、使用状態（プリント枚数等）を記憶可能な不揮発性の記憶媒体２１が備え付けられ、画像形成装置本体と非接触又は接触してデータの通信が可能である。上記不揮発性の記憶媒体２１は、画像形成装置本体のＣＰＵ２２と通信を行うことで、中間転写ベルト５の使用状態を把握することが可能となる。
【００５９】
以下に、中間転写ベルト５の新品状態を検知して行う本発明の動作について説明する。
【００６０】
図３に本実施例で行う一連の動作のフローチャートを示す。
【００６１】
電源を投入すると（Ｓ１）、先ず、画像形成装置本体のＣＰＵ２２は、不揮発性の記憶媒体２１にアクセスし（Ｓ２）、プリント枚数（Ｘ）の読み出しを行う（Ｓ３）。Ｘがゼロであるか否かを判断し（Ｓ４）、Ｘ≠０の場合は、通常のプリントＲｅａｄｙ状態となり（Ｓ５）、動作を終了する（Ｓ７）。Ｘ＝０の場合は、中間転写ベルト５が新品状態であることを示すため、先述した、中間転写ベルト５の印字可能領域以上の領域に画像形成を行い、中間転写ベルト５のクリーニング工程を行う（Ｓ６）。その後、プリントＲｅａｄｙ状態となり（Ｓ６）、動作を終了する（Ｓ７）。
【００６２】
以上の構成により、実施例１と同様の実験を行ったところ、以下の結果が得られた。
【００６３】
【表２】

【００６４】
本実施例においても、実施例１と同様の結果が得られ、最大限の効果及び弊害のない画像比率は、
３０％≦画像比率≦８０％
であった。
【００６５】
以上説明した通り、中間転写ベルト５が、初期状態の場合、これを検知して上述のような中間転写ベルト５のクリーニング工程を行うことで、２次転写効率低下による画像不良を防ぐことが可能となる。
【００６６】
以上、実施例１及び実施例２において、回転現像装置４を備えたロータリー方式のカラー画像形成装置について説明したが、複数の現像手段及び像担持体を用いる、所謂、インライン方式のカラー画像形成装置に本実施例における転写同時クリーニングを適用させた場合にも同様の効果が得られる。
【００６７】
また、実施例２では、中間転写ベルト５の新品状態を検知するための指標として、不揮発性の記憶媒体２１に格納されているプリント枚数を用いたが、その他、例えば１次転写ローラ８のバイアス印加時間等、中間転写ベルト５の初期状態を示すものなら、それに限らない。
【００６８】
実施例３
実施例１では画像形成装置本体の電源投入時に、実施例２では中間転写ベルト５の新品状態を検知して、所定の動作を行うものとした。
【００６９】
本実施例では、実施例２で説明した、新品検知機能がない場合について説明する。
【００７０】
新品検知機構がない場合は、所定枚数毎に実施例１で説明した、中間転写ベルト５上への画像形成動作を入れることで、実施例１、２と同様の作用効果を得ることができる。
【００７１】
画像形成装置の性能、例えば、ユーザーのプリントボリュームに比例して上記動作の間隔を変え、適切なタイミングで中間転写ベルト５の表面状態を一定にすることで、ポジゴースト、ネガゴーストの軽減できる画像形成装置を提供することが可能となる。
【００７２】
なお、本発明者らは、本実施例において４ｐｐｍのカラー画像形成装置を用いた場合、中間転写ベルト５のクリーニング工程を開始する適切なタイミングとして、５０ｐａｇｅ毎の動作が適切と判断したが、実際には、その他、オプション装置の装着具合、周辺環境状態など様々な状況に応じて変える必要があるため、これに限ることではない。
【００７３】
上記実施例１、２、３では、中間転写体は、ベルト状の中間転写体、即ち、中間転写ベルトであるとして説明したが、ドラム状の中間転写体、即ち、中間転写ドラムも使用することができ、同様の作用効果を奏し得る。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、トナー像を担持する像担持体と、像担持体上のトナー像が第１の転写位置で静電的に転写される中間転写体と、中間転写体上のトナー像が第２の転写位置で記録材に静電的に転写された後の中間転写体上に残留したトナーをクリーニングするクリーニング手段と、を有する画像形成装置において、画像形成動作時以外の動作時に、トナー像を中間転写体上に形成した後第２の転写位置で記録材に転写することなくクリーニング手段により中間転写体をクリーニングする構成とされるので、中間転写体の初期状態や長期放置後の状態に発生する、中間転写体上の離型剤や酸化皮膜による、２次転写効率の低下を防ぎ、それによる、濃度低下、２次色のぼそつきといった画像不良をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成を示す図である。
【図２】本発明に係る第２の実施例の中間転写ユニットを示す概略図である。
【図３】本発明に係る第２の実施例を説明するフローチャートである。
【図４】従来の画像形成装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　感光ドラム（像担持体）
２　　　　　　　　一次帯電器（帯電手段）
３　　　　　　　　露光装置
４　　　　　　　　現像装置
５　　　　　　　　中間転写ベルト（中間転写体）
８　　　　　　　　１次転写ローラ（１次転写手段）
９　　　　　　　　２次転写ローラ（２次転写手段）
１５　　　　　　　ＩＣＬローラ
１６　　　　　　　背面ローラ
１７　　　　　　　駆動ローラ
１８　　　　　　　テンションローラ
１９　　　　　　　ＩＣＬ電源
２０　　　　　　　クリーニングブレード
２１　　　　　　　不揮発性の記憶媒体
２２　　　　　　　ＣＰＵ

Claims

トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上のトナー像が第１の転写位置で静電的に転写される中間転写体と、前記中間転写体上のトナー像が第２の転写位置で記録材に静電的に転写された後の前記中間転写体上に残留したトナーをクリーニングするクリーニング手段と、を有する画像形成装置において、
画像形成動作時以外の動作時に、トナー像を前記中間転写体上に形成した後第２の転写位置で記録材に転写することなく前記クリーニング手段により前記中間転写体をクリーニングすることを特徴とする画像形成装置。
前記トナー像は、前記中間転写体の印字可能領域以上の領域において形成されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記中間転写体上に形成するトナー像は、画像印字率で３０％以上８０％以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
前記中間転写体上にトナー像を形成させる動作は、画像形成装置本体の電源が投入された直後に行なうことを特徴とする請求項１、２又は３記載の画像形成装置。
前記中間転写体上にトナー像を形成させる動作は、前記中間転写体の初期を検知したときに行なうことを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
前記中間転写体上にトナー像を形成させる動作は、画像形成動作が所定回数行われる毎に行なうことを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の画像形成装置。